Enseignements Technologiques Communs

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6. Le véhicule hybride Dans l'objectif de réduction des émissions de CO2 et des consommations de carburant, les constructeurs automobiles fabriquent des véhicules hybrides. Ils utilisent le principe « down sizing » pour un dimensionnement du moteur thermique au plus près de son point de fonctionnement optimal à vitesse établie dans la zone de fonctionnement économe des courbes d'iso-consommation. Le véhicule est équipé de batteries et ne reçoit donc que du carburant comme énergie externe. L'ensemble est piloté de manière à récupérer l'énergie cinétique au ralentissement ou à utiliser le surplus de la puissance du moteur thermique pour recharger les batteries. L'apport de couple nécessaire aux accélérations est alors fourni par un moteur électrique. Si aujourd'hui les constructeurs proposent des véhicules essence/électrique, les développements en cours les amèneront à coupler moteur diesel et électrique.

6.1. Architectures types des véhicules hybrides :

6.1.1. Architecture série : Un moteur thermique est accouplé un générateur électrique et l'énergie ainsi transformée permet au moteur électrique d'entraîner les roues. Le moteur thermique fonctionne alors généralement à régime fixe dans la zone de consommation réduite à son rendement optimum.

6.1.2. Architecture parallèle : Les deux types de motorisation sont utilisés pour entraîner les roues. Le système de pilotage permet également de recharger les batteries sur certains points de fonctionnement.

6.1.3. Architecture série-parallèle : C'est une combinaison des deux architectures présentées ci-dessus. La complexité de ces véhicules (exemple, Toyata Prius) rend leur approche difficile surtout dans leur pilotage.

6.1.4. Il existe d'autres types d'hybridation :

Notamment les véhicules « start and stop » à alterno-démarreur que l'on qualifie de micro-hybrides. Le principe est de stopper le moteur thermique lors des phases d'arrêt ; le véhicule est alors relancé par une machine électrique soit en actionnant le démarreur, soit en délivrant l'énergie nécessaire pour effectuer quelques tours de roue et lancer ainsi le moteur thermique.

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6.2. Les flux d'énergie :

Le flux peut emprunter différents chemins en fonction de la demande du pilote et du trajet (demande de puissance, couple demandé à la roue). En fonctionnement moteur, le flux d'énergie peut être fourni par le moteur thermique ou par le moteur électrique ; le système de pilotage assure également un « mixte » des solutions pour conserver le point de fonctionnement du moteur thermique dans une zone de rendement optimal. En régime de récupération, le flux d'énergie vient des roues ou du moteur thermique pour recharger les batteries. Le tableau ci-dessous illustre les principaux types de fonctionnement :

Fonctionnement en machine électrique Fonctionnement en moteur thermique

Fonctionnement en récupération moteur thermique Fonctionnement en récupération machine électrique

7. Leviers de réduction des consommations

De nombreux constructeurs automobiles proposent une gamme de véhicules hybrides, tout électrique, « start and go », etc. L'hybridation est le plus souvent une association thermique essence – électrique, mais de nouveaux véhicules pourraient voir le jour avec une hybridation thermique diesel – électrique ou encore avec des énergies comme l'hydrogène, la pile à combustible...

8. Vers le tout électrique ?

L'étude pourrait être poursuivie par une approche de la motorisation tout électrique qui, si elle n'émet pas de CO2 à l'utilisation, pose d'autres problèmes comme le stockage de l'énergie, l'autonomie du véhicule, la production d'électricité et ses différents moyens...